一种基于可控电抗器的无功补偿装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出一种基于可控电抗器的无功补偿装置。包括数据采集处理器、主控器、无功补偿器、滤波器以及第一开关和第二开关，数据采集处理器输入端与母线连接，主控器输入端与数据采集处理器输出端连接，无功补偿器输入端与主控器输出端连接，无功补偿器输出端通过第一开关与电网母线连接，主控器输出端还与滤波器输入端连接，滤波器输出端通过第二开关与电网母线连接。其具有实时响应速度，且同时具备滤波和无功补偿功能，由于器件的集成化，该装置总体结构简化，使用较为灵活方便。
【专利说明】
一种基于可控电抗器的无功补偿装置
技术领域
[0001]本实用新型属于无功补偿技术领域，特别涉及一种基于可控电抗器的无功补偿装置。【背景技术】
[0002]随着现代电力系统规模的不断扩大，电能质量问题越来越受到关注，其中尤以电压稳定和谐波问题最为重要。在现有的电力系统中，电力电子器件的广泛应用导致谐波污染严重，而一些电网的故障则会导致系统电压崩溃。电网无功动态平衡可以提高电网电压稳定能力，减少电网网损以及提高电网的安全与经济运行水平。目前应用广泛的传统磁阀式可控电抗器虽然具有较强的过载能力，但是其响应速度较慢，而电网动态无功补偿则要求较快的响应速度，能在几个工频周期，甚至一个工频周期内达到额定工作状态，所以传统的磁阀式可控电抗器无法满足要求。而且，现有的装置不能同时具备滤波以及无功补偿功能，所以在接入电网工作时，通常为满足电网需求而接入额外的滤波装置，从而使整个系统结构复杂化，控制起来较为不便。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提出一种基于可控电抗器的无功补偿装置，其具有实时响应速度，且同时具备滤波和无功补偿功能，由于器件的集成化，该装置总体结构简化，使用较为灵活方便。
[0004]解决上述技术问题的技术方案为:一种基于可控电抗器的无功补偿装置，包括数据采集处理器、主控器、无功补偿器、滤波器以及第一开关和第二开关，数据采集处理器输入端与母线连接，主控器输入端与数据采集处理器输出端连接，无功补偿器输入端与主控器输出端连接，无功补偿器输出端通过第一开关与电网母线连接，主控器输出端还与滤波器输入端连接，滤波器输出端通过第二开关与电网母线连接。
[0005]进一步，所述无功补偿器中的电抗器为磁阀式可控电抗器，所述磁阀式可控电抗器包括第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第三开关、电容、二极管、第一晶闸管、第二晶闸管，第一电感、第二电感、第三电感、第四电感依次串联，二极管连接在第一电感和第四电感的连接点与第二电感和第三电感的连接点之间，第三开关与电容串联后连接在二极管两端，第一晶闸管连接在第一电感线圈中间点与第三电感中间点之间，第二晶闸管连接在第二电感线圈中间点与第四电感中间点之间，且第一晶闸管的正极与第一电感线圈中间点连接，第二晶闸管的正极与第四电感线圈中间点连接。第一电感与第二电感的连接点外接电压，第三电感与第四电感的连接点外接电压。
[0006]与现有技术相比，本实用新型的显著优点在于:(1)本实用新型中的无功补偿器中，含有通信单元以及有磁阀式可控电抗器所组成的执行单元，在原有的磁阀式可控电抗器上并联一个充电电容，利用充电电容放电提高铁芯磁通，从而提高其响应速度具有较快的实时响应速度，能在几个工频周期，甚至一个工频周期内达到额定工作状态；(2)本实用新型利用可控电抗器的参数变化实现滤波功能，由无功补偿器补偿无功量，从而避免使电力系统中各电力电子器件产生的较为严重的谐波污染;为使装置具备滤波及无功补偿双重功能，本实用新型的滤波器是一个二阶高通滤波器，对于低次谐波，呈现高阻抗特性;对于中次谐波与高次谐波，呈现低阻抗特性。【附图说明】
[0007]图1为本实用新型基于可控电抗器的无功补偿装置的工作原理图；
[0008]图2为实用新型中使用的磁阀式可控电抗器结构示意图。【具体实施方式】
[0009]容易理解，依据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本实用新型于可控电抗器的无功补偿装置的实施方式。因此，以下【具体实施方式】和附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限制或限定。[〇〇1〇]如图1所示，本实用新型所述基于可控电抗器的无功补偿装置，包含数据采集处理器、主控器、无功补偿器、滤波器以及第一开关S1和第二开关S2。数据采集处理器输入端与母线连接，用于采集电网数据并传输给主控器;主控器输入端与数据采集处理器输出端连接，主控器用于判断电网数据是否需要滤波以及根据电网数据计算电网所需无功补偿量； 无功补偿器输入端与主控器输出端连接，用于根据主控器计算获得的无功补偿量对电网进行无功补偿，无功补偿器输出端通过第一开关S1与母线连接，根据主控器计算的无功补偿量对电网进行无功补偿;主控器输出端还与滤波器输入端连接，对电网数据进行滤波，并将滤波后数据提供给电网或者返还给主控器，滤波器输出端通过第二开关S2与母线连接。
[0011]经主控器判断，如果电网数据需要滤波，主控器先将电网数据发送给滤波器进行滤波，然后将滤波后电网数据返还给主控器计算无功补偿量;如果电网数据不需要滤波，则主控器直接根据电网数据计算无功补偿量。
[0012]通过控制第一开关S1和第二开关S2的开关状态，本实用新型装置可实现不同的功能。当第一开关S1和第二开关S2均处于闭合状态，本实用新型装置即可进行滤波又可进行无功补偿；当仅第一开关S1的处于闭合状态时，本实用新型装置不直接对电网提供滤波后数据;当仅第二开关S2的处于闭合状态时，本实用新型装置直接对电网提供滤波后数据，但不提供无功补偿功能。
[0013]数据采集处理器采集和处理电网中的各信号数据，将数据处理结果传送给主控器;主控器通过CPU插件计算处理各信号数据。CPU根据需求控制第一开关S2、第二开关S2的开关状态。例如，若只需进行电网数据滤波，则闭合第二开关S1、打开第一开关S2,使可控电抗器实现滤波功能;若需进行无功补偿，则闭合第二开关S2、打开第一开关S1，即将滤波结果送回给主控器，主控器中的CPU重新处理滤波后的数据，计算出电网所需补偿量，然后将补偿命令传达给无功补偿器，无功补偿器中的改进磁阀式可控电抗器快速响应，为电网提供准确的无功补偿量，整个装置实现无功补偿功能。
[0014]本实用新型中无功补偿器中的电抗器为改进的磁阀式可控电抗器，其结构如图2 所示，包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第三开关S3、电容C、二极管VD、第一晶闸管VS1、第二晶闸管VS2,第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4依次串联，二极管VD连接在第一电感L1和第四电感L4的连接点与第二电感L2和第三电感L3的连接点之间，第三开关S3与电容C串联后连接在二极管VD两端，第一晶闸管VS1连接在第一电感L1线圈中间点与第三电感L3中间点之间，第二晶闸管VS2连接在第二电感L2线圈中间点与第四电感L4中间点之间，且第一晶闸管VS1的正极与第一电感L1线圈中间点连接，第二晶闸管VS2的正极与第四电感L4线圈中间点连接。第一电感L1与第二电感L2的连接点外接电压，第三电感L3与第四电感L4的连接点外接电压。
[0015]上述电路中，将带有一定初始电压的电容C接在电感两端，电容与电感构成LC电磁振荡回路，电流随时间做周期性变化，磁场能量和电场能量也随时间做周期性变化。LC电磁振荡电路的振荡频率，是由振荡电路本身的性质，即电容器C和线圈电感L所决定。选择合适的电容C，并将电容储能选择合适的初始值1?，可以显著的提高可控电抗器响应速度。
[0016]在实际应用中，考虑到有功损耗，一般抽头比都在0.015-0.03之间，可计算出响应时间为16-33个工频周期，响应时间过长，难以满足要求。使用改进后的MCR，可将响应时间可以提高到几个周波甚至一个周波以内，且使用与任何场合。
【主权项】
1.一种基于可控电抗器的无功补偿装置，其特征在于，包括数据采集处理器、主控器、 无功补偿器、滤波器以及第一开关(S1)和第二开关(S2)，数据采集处理器输入端与母线连 接，主控器输入端与数据采集处理器输出端连接，无功补偿器输入端与主控器输出端连接， 无功补偿器输出端通过第一开关(S1)与电网母线连接，主控器输出端还与滤波器输入端连 接，滤波器输出端通过第二开关(S2)与电网母线连接。2.如权利要求1所述基于可控电抗器的无功补偿装置，其特征在于，所述无功补偿器中 的电抗器为磁阀式可控电抗器，所述磁阀式可控电抗器包括第一电感(L1)、第二电感(L2)、 第三电感(L3)、第四电感(L4)、第三开关(S3)、电容(C)、二极管(VD)、第一晶闸管(VS1)、第 二晶闸管(VS2)，第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)依次串联，二 极管(VD)连接在第一电感(L1)和第四电感(L4)的连接点与第二电感(L2)和第三电感(L3) 的连接点之间，第三开关(S3)与电容(C)串联后连接在二极管(VD)两端，第一晶闸管(VS1) 连接在第一电感(L1)线圈中间点与第三电感(L3)中间点之间，第二晶闸管(VS2)连接在第 二电感(L2)线圈中间点与第四电感(L4)中间点之间，且第一晶闸管(VS1)的正极与第一电 感(L1)线圈中间点连接，第二晶闸管(VS2)的正极与第四电感(L4)线圈中间点连接，第一电 感(L1)与第二电感(L2)的连接点外接电压，第三电感(L3)与第四电感(L4)的连接点外接电 压。
【文档编号】H02J3/18GK205595794SQ201620241573
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】徐正宏, 王克照, 吴奇, 康明才, 高伟, 殷明, 杨杰, 唐明, 钱正, 沈烨
【申请人】南京理工大学, 江苏省电力公司泰兴市供电公司